Question

6．電熱水壺有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)，由機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)S₁控制，從說明書上收集到如圖表所示的數(shù)據(jù)及電路圖．求：
（1）水壺中加滿30℃的水，若將水燒開（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下），水需要吸收多少熱量？[c_水=4.2×l0³J/（kg•℃）、ρ_水=1.0×l0³kg/m³]
（2）要使電熱水壺處于加熱狀態(tài)，S₁是斷開還是閉合？
（3）正常加熱時，電路中的電流是多少？
（4）R₂的阻值是多大？

容積	1L
額定電壓	220V
加熱時功率	1100W
保溫時功率	20W

Answer 1

分析 （1）由ρ=$\frac{m}{V}$計算水壺中加滿水的質(zhì)量，由Q=cm△t計算將水燒開吸收的熱量；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，分析開關(guān)在不同狀態(tài)下功率情況；
（3）根據(jù)P=UI計算加熱時電路中電流；
（4）根據(jù)保溫狀態(tài)下只有R₂接入電路，從而計算R₂的阻值．

解答 解：
（1）由ρ=$\frac{m}{V}$，水壺中加滿水的質(zhì)量：
m=ρv=1.0×l0³kg/m³×1×l0^-3m³=1kg，
將水燒開吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•°C）×1kg×（100-30）℃=2.94×10⁵J；
（2）要使電熱水壺處于加熱狀態(tài)，總功率應(yīng)最大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，電源電壓一定時，總電阻應(yīng)最小，由電路圖可知，開關(guān)S、S₁都閉合時，兩電阻并聯(lián)總電阻最�。�
（3）由表格數(shù)據(jù)，正常加熱時總功率為1100W，
所以此時電路中的電流：I=$\frac{{P}_{加熱}}{U}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A；
（4）當(dāng)只閉合開關(guān)S時，電路為R₂的簡單電路，此時電路處于保溫狀態(tài)．
根據(jù)${P_保}=\frac{U^2}{R_2}$，
所以R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保}}$=$\frac{（220V）^{2}}{20W}$=2420Ω．
答：（1）水壺中加滿30℃的水，若將水燒開，水需要吸收2.94×10⁵J的熱量；
（2）要使電熱水壺處于加熱狀態(tài)，S₁應(yīng)閉合；
（3）正常加熱時，電路中的電流是5A；
（4）R₂的阻值是2420Ω．

點(diǎn)評 分析清楚電路結(jié)構(gòu)，知道何時飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)、何時處于保溫狀態(tài)，是正確解題的關(guān)鍵，靈活應(yīng)用功率的變形公式、并聯(lián)電路的特點(diǎn)可以正確解題，要學(xué)會從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)．